Variabel termodinamika: Temperatur, Tekanan, volume spesifik, energi dalam, entalpi

Oleh: Tri Ayodha Ajiwiguna

Termodinamika merupakan salah satu cabang ilmu fisika penerapannya cukup banyak seperti mesin otomotif, pendingin udara, lemari es, radiator dan lain sebagainya. Untuk menganalisis proses yang terjadi secara termodinamika ada beberapa variabel penting yang harus dipahami agar lebih mudah memahami konsep termodinamikanya. Dalam tabel sifat (properti) termodinamika yang berkaitan dengan fasa (subcooled, saturasi, dan superheated) ada beberapa variable penting yang ditunjukkan, yaitu: tekanan, temperatur, volume spesifik, energi dalam dan entalpi.

A. Temperatur

Panas dan dingin suatu benda dapat dirasakan dengan mudah dengan indra manusia. Namun, indra manusia sangatlah relatif dan terbatas. Sebagai contoh panasnya air mungkin dirasankan hangat oleh sebagian orang dan sangat panas bagi sebagian orang lainnya. Di sisi lain indra manusia tidak dapat digunakan untuk panas yang ekstrem contoh suhu api, knalpot, dll. Oleha karena itu variabel temperatur dibutuhkan agar memudahkan untuk menunjukkan seberapa panas atau dingin sustu benda.

Satuan temperatur ada beberapa jenis seperti farhenheit, celsius, reamur, dan kelvin. Farhenheit biasa digunakan di negara-negara eropa dan amerika. Celsius lebih umum digunakan oleh negara-negara lainnya. Reamur dahulu digunakan oleh negara perancis namun sekarang sudah beralih ke satuan lain. Kelvin adalah satuan yang mingkin lebih baru dikenal dibandingkan satuan lainnya. Satuan kelvin merupakan satuan absolut dari temperatur dan berkaitan langsung dengan energi kalor.

Temperatur (temperature) berbeda dengan kalor (heat). Kalor adalah variabel energi yang berkaitan dengan temperatur.Semakin tinggi temperatur belum tentu memiliki energi yang lebih tinggi. Sebaliknya temperatur yang rendah belum tentu memiliki kalor yang rendah. Sebagai contoh jika ada sebutir peluru yang temperaturnya sangat tinggi, anggaplah 200 ^oC dengan air kolam yang sangat besar yang temperaturnya 80 ^oC, manakah yang lebih tinggi kalornya?Tentu jawabannya adalah air kolam. Kalor tidak hanya bergantung dari temperatur tapi juga bergantung dengan massanya.

Seiring dengan berkembangnya pengetahuan secara mikroskopis zat maka temperatur dapat dianggap sebagai besarnya variabel energi kinetik suatu molekul. Secara teori jika benda atau zat yang memiliki temperatur lebih besar dari 0 K (- 273.15 ^oC) maka zat tersebut sebenarnya bergerak energi kinetik molekul inilah yang meyebabkan temperaturnya naik dan ditunjukkan dengan satuan Kelvin.

Untuk mengubah satuan temperatur dari satuan yang satu ke yang lain dapat menggunakan cara dibawah ini:

B. Tekanan

Tekanan didefinisikan sebagai besarnya perbandingan antara gaya yang bekerja dengan luas permukaan dimana gaya tersebut bekerja.

Tekanan pada fluida (cair atau gas) agak sulit digambarkan, namun banyak contoh yang menunjukkan nya tekanan pada fluida. Telinga manusia adalah alat indera manusia yang sangat peka terhadap tekanan. Suara yang diterima oleh gendang telinga pada dasarnya adalah perambatan gelombang tekanan. Pada saat berada dalam ketinggian tertentu seperti naik pesawat terbang, maka sering kali telinga manusia merasa tidak nyaman dikarenan tekanan udara di atas lebih kecil dibandingkan di dasar bumi..

Tekanan memiliki satuan internasional Pascal yaitu N/m². Dalam satuan lain yang biasa digunakan adalah psi dan kg/cm2.

C. Volume spesifik

Volume spesifik (v) adalah besaran yang menunjukkan volume setiap satu satuan massa. Besaran ini merupakan kebalikan dari rapat jenis (ρ).

Uap air memiliki volume spesifik yang jauh lebih besar dibandingkan dengan air dalam fasa cair karena uap berfasa gas yang memiliki jarak antar molekul jauh lebih besar dibandingkan dengan fasa cair. Akibatnya fasa gas memiliki kerapatan yang sangat rendah yang berarti memiliki volume spesifik yang tinggi.

D. Energi dalam spesifik

Energi dalam spesifik adalah besaran yang menunjukkan seberapa besar "energi dalam" suatu zat setiap satu satuan massanya. Energi dalam itu sendiri adalah besarnya energi kinetik molekul zat tersebut. Secara teori molekul zat akan selalu bergerak jika temperatunya di atas 0 K sehingga memiliki energi kinetik. Seperti halnya konsep energi secara umum, energi dalam memiliki sifat relatif pada acuan tertentu. Namun yang dapat diketahui adalah selisih energi antara dua keadaan yang berbeda.

E. Entalpi spesifik

Entalpi adalah besaran yang menunjukkan energi kalor total yang dimiliki suatu zat pada keadaan tertentu. Besarnya entalpi merupakan penjumlahan dari energi dalam dalam dan perkalian tekanan dan volumenya. Sedangkan entalpi spesifik adalah besarnya entalpi setiap satu satuan massanya.